Thermografie Delta-T-Rechner

Geben Sie die Referenztemperatur, die gemessene Temperatur und die Last ein, die das Betriebsmittel führte, und Sie erhalten ΔT wie gemessen, eine Hochrechnung dieser Übertemperatur auf Nennlast als Spanne und die Einordnung dieser Hochrechnung unter dem Kriterium, das Ihr Programm übernommen hat. Die meisten strittigen thermografischen Bewertungen hängen an der zweiten dieser Zahlen und nicht an der ersten.

ΔT ist eine Differenz, und die Differenz braucht einen Bezug

Eine absolute Temperatur an einer Verbindungsstelle sagt für sich genommen sehr wenig. Eine Stromschiene mit 60 °C in einem heißen Schaltraum im August verhält sich womöglich einwandfrei; dieselbe Stromschiene mit 60 °C um drei Uhr nachts in einem leeren Gebäude ist etwas ganz anderes. Es stehen drei Vergleiche zur Verfügung, und sie sind in einer Rangfolge und nicht austauschbar.

Gegen ein identisches Bauteil unter derselben Last. Die zugehörige Phase, das benachbarte Lager, das benachbarte Rohr im selben Bündel. Das ist der stärkste Beleg, den es gibt, denn alles außer dem Fehler bleibt konstant, und der größte Teil des Messfehlers, den sich beide Werte teilen, hebt sich auf.

Gegen die eigene Vorgeschichte desselben Bauteils. Dasselbe Messobjekt, im selben Lastbereich, mit denselben Einstellungen, im letzten Quartal. Stark, und der ganze Grund, warum eine Messroute wiederholt und nicht einmalig begangen wird. Es ist zugleich der einzige Vergleich, der an Betriebsmitteln ohne Gegenstück zur Verfügung steht.

Gegen die Umgebungsluft. Der schwächste Bezug, denn jeder belastete Leiter ist wärmer als die Luft, und das zu wissen sagt nichts darüber, wie warm dieser eine laufen dürfte.

Die falsche Grundlage zu wählen ist einer der schnellsten Wege zur falschen Antwort. Ein gegen ein Referenzbauteil geschriebenes Kriterium lässt sich nicht auf eine Übertemperatur gegenüber der Umgebungsluft anwenden. Eine Übertemperatur von 12 Grad gegenüber der Nachbarphase und eine von 12 Grad gegenüber der Raumluft sind überhaupt nicht derselbe Befund. Wo kein identisches Bauteil vorhanden ist, sagen Sie es im Bericht, statt kommentarlos auf die Umgebungsluft auszuweichen, und empfehlen Sie eine Wiederholung, um eine Vorgeschichte aufzubauen.

Die Hochrechnung auf Nennlast

Die ohmsche Erwärmung geht mit dem Quadrat des Stroms, sodass ein bei Teillast gemessener Fehler sich selbst zu klein darstellt, und zwar deutlich. Eine Verbindungsstelle, die den halben Nennstrom führt, läuft mit ungefähr einem Viertel der Übertemperatur, die sie bei voller Last erreichen würde. Weil Kriterien für Nennbedingungen geschrieben sind, muss ein bei Teillast aufgenommener Wert hochgerechnet werden, bevor er einem Kriterium gegenübergestellt werden kann:

ΔT bei Nennlast ≈ ΔT gemessen × (100 / Last in Prozent)ⁿ

Im Exponenten steckt die Redlichkeit. Das rein ohmsche Argument ergibt n = 2, doch eine wirkliche Klemmstelle gibt mit steigender Temperatur auch mehr Wärme über Konvektion ab, sodass der tatsächlich zutreffende Exponent meist etwas unter zwei liegt. Dieser Rechner liefert beide Enden, n = 1,7 und n = 2, und die Breite dazwischen ist die wirkliche Unsicherheit der Hochrechnung.

Zweierlei folgt daraus. Berichten Sie zuerst den gemessenen Wert samt dem Strom, bei dem er aufgenommen wurde, denn das ist die Zahl, die tatsächlich beobachtet wurde. Berichten Sie danach die Hochrechnung als Spanne und als Hochrechnung gekennzeichnet: eine hochgerechnete Zahl, die sich später als falsch erweist, bleibt sonst als Messwert in Erinnerung.

Aus der Hochrechnung folgt auch, warum die Last hier ein Pflichtfeld und kein Wahlfeld ist. Eine ohne ihre Last berichtete Differenz ist die Zahl, die jemand mit einem für Nennbedingungen geschriebenen Kriterium vergleichen wird, und er wird es tun, ob die Last festgehalten wurde oder nicht.

Unterhalb von etwa 40 Prozent Last: aufhören

Die Hochrechnung erhebt jeden mit dem Messwert eingebrachten Fehler in nahezu dieselbe Potenz. Bei 30 Prozent Last liegt der Faktor nach dem Quadratgesetz über elf, sodass aus einer Unsicherheit von zwei Grad an der Oberfläche eine Unsicherheit von zweiundzwanzig Grad im Ergebnis wird. Bei niedriger Last ist die Übertemperatur ohnehin klein, sodass das Verhältnis von Signal zu Fehler genau dort am schlechtesten ist, wo die Extrapolation am weitesten reicht.

Viele Kriterien tragen zudem eine Mindestlast, unterhalb derer sie schlicht nicht gelten, und das ist eine der Einschränkungen, die übergangen werden. Eine Inspektion bei niedriger Last, die nichts gefunden hat, hat nicht nichts gefunden; sie hat es versäumt hinzusehen. Halten Sie die Last fest, vermerken Sie, dass die Inspektion bei repräsentativer Last zu wiederholen ist, und kommen Sie zurück, statt eine so entstandene Zahl zu veröffentlichen.

Wie ein Kriterium aufgebaut ist und wem es gehört

Mehrere Stellen veröffentlichen Übertemperaturkriterien für die elektrische Inspektion, und viele Standorte übernehmen eines und schreiben es in ihre Verfahrensanweisung. Diese Seite zitiert keines davon, und zwar bewusst. Sie unterscheiden sich voneinander, sie sind urheberrechtlich geschützt, und eine Priorität, die sich auf keine genannte Quelle zurückführen lässt, ist eine Meinung und kein Befund. Wissenswert ist, wie sie aufgebaut sind, denn daraus ergibt sich, was Ihre Messung liefern muss.

Wogegen die Übertemperatur gemessen wird. Meist ein identisches Bauteil unter derselben Last, mitunter die Umgebungsluft, und die beiden sind nicht austauschbar.

Eine kleine Zahl von Bändern, jedes mit einer Bezeichnung, einer empfohlenen Maßnahme und einer Frist. Die Bänder sind es, die aus einer Zahl eine Entscheidung machen.

Einschränkungen, und das ist der Teil, der übergangen wird: die Mindestlast, ab der das Kriterium gilt, ob es neben Verbindungen auch Geräte abdeckt und was zu tun ist, wenn kein Referenzbauteil vorhanden ist.

Der Rechner wendet eine häufig verwendete Bauform eines Kriteriums an, damit er einen Messwert überhaupt irgendwo einordnen kann. Diese Bänder sind eine Veranschaulichung dessen, wo die Rechnung landet, und keine anzuwendende Regel und kein Ersatz für ein zitierfähiges Dokument. Übernehmen Sie ein veröffentlichtes Kriterium, nennen Sie es samt Ausgabe in jedem Bericht, und prüfen Sie seine Einschränkungen, bevor Sie es anwenden.

Der Schweregrad ist außerdem nicht die Dringlichkeit. Der Schweregrad ist der Abstand vom Normalzustand, beurteilt gegen das Kriterium. Die Dringlichkeit ist die Frage, wie bald jemand handeln muss, und sie hängt von Dingen ab, die die Kamera nie gesehen hat: ob der Stromkreis eine Reserve hat, was stromab ausfällt, wie lange ein Ersatzteil braucht, wann die nächste Abschaltung ansteht. Ein schwerer Befund an einem redundanten Abgang kann warten; ein mittlerer an der einzigen Einspeisung eines Ofens kann es nicht. Beide gehören als zwei getrennte Zeilen in den Bericht.

Ein Rechenbeispiel

Ein Kabelanschluss zeigt 52 °C. Die zugehörige Phase daneben, die denselben Strom führt, zeigt 38 °C. Der Abgang läuft mit 65 Prozent des Nennstroms.

ΔT wie gemessen beträgt 52 − 38 = 14 °C, bei 65 Prozent des Nennstroms.

Das Stromverhältnis beträgt 100 / 65 = 1,54. Nach dem Quadratgesetz ergibt 1,54² = 2,37, also 14 × 2,37 = 33,1 °C. Mit dem Exponenten 1,7 ergibt 1,54 den Wert 2,08, also 14 × 2,08 = 29,1 °C.

Die Berichtszeile lautet damit: 14 K gegenüber der Referenzphase bei 65 Prozent des Nennstroms, hochgerechnet auf rund 29 bis 33 K bei Nennlast, unter Annahme rein ohmscher Erwärmung, eines stationären Zustands und unveränderter Kühlung. Beide Zahlen gehören in den Bericht, und die gemessene kommt zuerst.

An der Klemmstelle ändert sich zwischen den beiden Zahlen nichts. Was sich ändert, ist, dass aus einer Differenz von 14 Grad, die niemand priorisieren würde, eine Hochrechnung wird, die eine Einstufung verdient, und dass demjenigen, dem das Kriterium gehört, bei dieser Einstufung die Last vorliegt.

Bevor die Zahl überhaupt eine Bewertung wert ist

Referenz und Messobjekt müssen aus demselben Werkstoff mit derselben Oberfläche bestehen, sonst ist die Differenz zwischen ihnen Emissionsgrad und nicht Temperatur. Eine blanke Kupferschiene neben einer korrodierten liest sich kalt, gleichgültig was sie tut, denn blankes Metall gibt nur einen kleinen Bruchteil dessen ab, was eine oxidierte Oberfläche gleicher Temperatur abgibt, und das meiste, was die Kamera von ihr aufnimmt, ist Reflexion. Vergleichen Sie Gleiches mit Gleichem, und wo die Oberflächen sich wirklich unterscheiden, korrigieren Sie das, bevor Sie den einen Wert vom anderen abziehen.

Dieselbe Vorsicht gilt für das, was die Kamera auflösen kann. Eine kleine Klemme, über einen Hof hinweg aufgenommen, füllt einen Teil eines einzigen Pixels, und die für sie genannte Temperatur ist ein Mittel aus der Klemme und dem, was dahinter liegt. Dieser Wert fällt zu niedrig aus, mitunter sehr viel zu niedrig, und kein Kriterium kann das nachträglich reparieren.

Häufig gestellte Fragen

Was bedeutet Delta T in der Elektrothermografie?

ΔT ist die Differenz zwischen der Temperatur des untersuchten Bauteils und einem genannten Bezug, nicht die absolute Temperatur des Bauteils. Es gibt drei Bezüge, und sie sind nicht gleichwertig: ein identisches Bauteil unter derselben Last, meist die zugehörige Phase, dann die eigene Vorgeschichte desselben Bauteils, dann die Umgebungsluft am Betriebsmittel. Kriterien sind um eine Differenz herum geschrieben, weil ein absoluter Wert von Raumtemperatur, Last und Jahreszeit abhängt, und keines davon sagt etwas über die Verbindungsstelle selbst aus.

Wie wird ein Messwert auf Nennlast hochgerechnet?

Multiplizieren Sie das gemessene ΔT mit dem Verhältnis aus Nennstrom und tatsächlich fließendem Strom, erhoben in eine Potenz zwischen etwa 1,7 und 2. Die ohmsche Erwärmung geht mit dem Quadrat des Stroms, doch eine wirkliche Klemmstelle gibt mit steigender Temperatur auch mehr Wärme über Konvektion ab, sodass der zutreffende Exponent meist etwas unter zwei liegt. Berichten Sie das Ergebnis als Spanne und kennzeichnen Sie es als Hochrechnung, denn eine hochgerechnete Zahl, die sich später als falsch erweist, bleibt sonst als Messwert in Erinnerung.

Gegen welchen Bezug sollte ein Delta T gemessen werden?

Gegen ein identisches Bauteil unter derselben Last, sobald eines im Bild ist, denn dabei bleibt alles außer dem Fehler konstant und der größte Teil des Messfehlers hebt sich auf. Als Nächstes kommt die eigene Vorgeschichte desselben Punkts, und deshalb werden Messrouten wiederholt statt einmalig begangen. Die Umgebungsluft ist der schwächste Bezug, denn jeder belastete Leiter läuft wärmer als die Luft. Wo kein identisches Bauteil vorhanden ist, sagen Sie das, statt kommentarlos auf die Umgebungsluft auszuweichen.

Warum ist eine elektrothermografische Inspektion bei niedriger Last unzuverlässig?

Weil die Hochrechnung auf Nennlast das Lastverhältnis in eine Potenz nahe zwei erhebt und den Messfehler gleich mit. Unterhalb von etwa 40 Prozent des Nennstroms ist die wirkliche Übertemperatur klein, sodass der Messwert bereits ein schlechtes Verhältnis von Signal zu Fehler trägt, und die Hochrechnung vervielfacht diesen Fehler danach. Auch echte Fehlstellen bleiben bei niedriger Last kaum warm. Legen Sie die Inspektion in einen Zeitraum mit repräsentativer Last.

Welches Delta-T-Kriterium sollte ein Programm verwenden?

Dasjenige, das es übernommen und in seine eigene Verfahrensanweisung geschrieben hat, in jedem Bericht mit Namen und Ausgabe zitiert. Mehrere Stellen veröffentlichen Übertemperaturkriterien für die elektrische Inspektion, und sie stimmen untereinander nicht überein, sodass ein Band aus einem nie übernommenen Dokument eine Meinung ist und kein Befund. Lesen Sie ein Kriterium auf seinen Aufbau ebenso wie auf seine Zahlen: wogegen die Übertemperatur gemessen wird, welche Maßnahme und welche Frist jedes Band trägt und ab welcher Mindestlast es überhaupt gilt.